DE2211780A1

DE2211780A1 - Schaltvorrichtung für einen Synchronmotor mit einer Erregungswicklung und einer Ausgangsachse

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Publication number: DE2211780A1
Application number: DE19722211780
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-03-11
Filing date: 1972-03-10
Publication date: 1972-09-28
Also published as: DE2211780C3; CA977029A; GB1382621A; FR2178277A5; IT957555B; US3740629A; DE2211780B2

Description

Unser Zeichen: A 4^771 HD/vs 10. März 1972

Herr Walter KOHLHAGEN, 818 Oakley Avenue, ELGIN, Illinois 60120 / USA

Schaltvorrichtung für einen Synchronmotor mit einer Erregungswicklung und einer Ausgangsachse

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
Schaltvorrichtungen für Synchronmotoren und, insbesondere, auf einen Synchronmotor, der durch eine Schaltervorrichtung von einer Gleichstromquelle getrieben wird, wobei
ein Kondensator mit einer Motorerregungswicklung in Serie verbunden ist und die Eigenfrequenz eines Schaltkreises, der die Wicklung und Kapazität enthält, gleich oder kleiner als die Durchschnittsfrequenz der Schaltungsvorrichtung ist.

Es wurden mehrere Vorschläge gemacht, Synchronmotoren mit Gleichstromquellen anzutreiben. Im allgemeinen

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Telegrammadresse: Patentsenior

enthielten diese Vorschläge einen Schaltkreis, der Gleichstrom in Wechselstrom umformte, und eine Oleichstromquelle mit einer Erregungswicklung des Motors/ verband. Die bisherigen Vorschläge warfen im allgemeinen bestimmte Probleme auf, die eine Annahme dieser Vorschläge weitgehend ausschlossen, besonders auf Anwendungegebieten, in denen die Achse eines Sypchronmotors mit im wesentlichen konstanter Rotationsgeschwindigkeit unter umgebungsbedingten stark variierenden Bedingungen gedreht werden muß, wie sie etwa in bezug auf Autouhren existieren. PUr den geeigneten lauf eines Synchronmotors, besonders eines Synchronmotors,

an

der die Mechanismen von Autouhren treibt, wird vorzugsweise die Winkelgeschwindigkeit der Achse im wesentlichen konstant gehalten, um den Verschleiß zu vermindern und um Lärm, der durch das Ineinandergreifen von Zahnrädern in einem Qetriebezug zwischen der Achse des Motors und den Uhrenzeigern entsteht, zu verhindern. Wenn die Achse eines Synchronmotor mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten läuft, kommt der Motor leichter aus dem Gleichlauf, selbst wenn er mit periodischen Stromimpulsen angetrieben wird. Ferner ist der treibende Mechanismus zwischen der Motorachse und den Uhrenzeigern äußerst empfindlich für Erschütterungen, wenn er mit variablen Rotationsgeschwin-

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digkelten getrieben wird.

Auf dem Gebiet der Autouhren ist es notwendig« einen Motor zu besitzen« der von Qleichepannungen großer Variationsbreite betrieben wird und in der Lage ist, in dem großen Temperaturbereich von -40°F bie +175⁰P zu funktionieren« Von elektrischen Autouhren wird gegenwärtig auch gefordert, daß sie selbstanlaufend sind. Auf dem Gebiet der Massenproduktion» wie etwa bei den Autouhren, sind die Kosten von höchster Wichtigkeit und erfordern den Gebrauch von Komponenten, die äußeret große Toleranzen besitzen, etwa in der Größenordnung von -20Ji bis +100Ji eines speziellen Wertes. Eine weitere wichtige Forderung an Autouhrenτ motoren und andere Synchronmotoren, in denen im wesentlichen eine konstante Rotationsgeschwindigkeit der Achse erforderlich ist, betrifft den Wirkungsgrad, wobei die von einer Quelle gelieferte Energie Minimal sein soll.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein Schaltkreis für einen Synchronmotor geschaffen, der die oben genannten Merkmale besitzt. Der Schaltkreis enthält Schaltvorrichtungen, die vorzugsweise im festen Aggregatzustand und vom Transistortyp sind, und die einen Serienschaltkreis,

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der eine Kapazität und die Motorerregungswicklung enthält, mit einer Gleichstromquelle verbinden. Die Transistorschalter werden durch eingeblendete Spannungen aktiviert, die von einer Zeit-Bezugsquelle herstammen, um eine vorherbestimmte Durchschnitts-Ausgangsfrequenz herzustellen, welche die Geschwindigkeit der Motorachse regelt. Die Zeit-Bezugsquelle ist mit den Schaltern verbunden, so daß während abwechselnden Perloden, d.h. halben Zyklen, des Ausgangssignals der Quelle Strom im allgemeinen in unterschiedlichen Richtungen Im Seriensohaltkreis fließt, obwohl es gewöhnlich eine leichte Umkehr des Stromes während einer jeden Perlode gibt. Die erste und die zweite Perlode haben in wesentlichen die gleiche Dauer, so daß die Stromwellenform während Jeder Periode im wesentlichen die gleiche ist, mit der gleichen HöchstStromstärke, die während jeder Perlode erreicht wird* Im Gegenstatz dazu kann sich die Dauer der ersten Periode von der der zweiten unterscheiden mit einer sich daraus·ergebenden Änderung in der Wellenform und im Höchstwert des Stromes in jeder Periode, solange wie die am Rotor angelegte Kraft während eines jeden vollen Zyklus des Ausgangssignals der Zelt-Bezugsquelle annähernd die gleiche ist.

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' -■ Ich habe "durch das Experiment gefunden^, daß wenn man die Eigenfrequenz des Schaltkreises* der du^ch di@ Kapazität des Kondensators ₉ die Induktivität der Irregungswicklung,und den Widerstand des Schaltkreises gegeben ist, kleiner oder gleich der Durehsclanifcfcs frequenz der ' Zeit-Bezugsquelle wählt« glatte Strosiwellen an der Ir^e= giingswicklung während eines jeden halben Zyklus angelegt, werden und sinusförmige Spannungen aa der Kapazität auf= treten» Dadurch wird der Rotor eines Synchronmotor mi te einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit angetpieb©n_o (In der vorliegenden Beschreibung und den dazugehörigen Ansprüchen wird der Ausdruck ""konstante H©tationsgeschwim~ digkeit", wie er in Verbindung mit dem Rotor oder ά®τ Achse des Motors hier verwendet wlvü_tl in deiH Sinn© verwen» detj, wie bei dem Rotor oder der Achse- eines geeignet funktionierenden einphasigen Synchronmotor wie des hier ver-· wendeten.) Dadurch* daß die Eigenfrequenz kleiner oder gleich der Durchschnitts frequenz dex» Zeifc-Bezugsquell© gewählt ist, besitzt die StroiiwellenfonB Im Serienschaltkreis einen einfachen Höchstwerfe während ©inar jeden Pe= riode, und der Strom ändert sich zwischen aufeinanderfolgenden Höchstwerten immer in der gleichen Richtung mit einer von Null verschiedenen konstant wechselnden Neigung.

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wobei die Stromwellenform während einer jeden Periode als eine analytische Funktion betrachtet werden kann. Das Experiment hat gezeigt, daß,wenn die aufgezählten Bedingungen für die Stromwellenform nicht hergestellt werden können* die Achse des Synchronmotors keine konstante Rotationsgeschwindigkeit besitzt, und in vielen Fällen nicht rotiert.

! Ich kanii nicht erklären, warum sich die Achse eines Synchronmotors nicht mit variabler Rotationsgeschwindig-

il ! "

keit bewegt od^r dreht, wenn die beschriebenen Stromwellen-

' formen nicht existieren, Ich nehme jedoch an, daß b*i den beschriebenen Wellenformen der Strom, der an der Erregungswioklung angelegt wird, in vieler Hinsicht einer sinusför-

! migen Kurve ähnelt, also einer Wellenform, die den geeigneten Betrieb «Ines Synchronmotors begünstigt. Ich habe gefunden, daJI^wenn die Eigenfrequenz des Schaltkreises größer ist als die durchschnittliche Bezugsfrequenz_ydie Stromwellenform eine konstante Neigung zwischen den Höchstwerten besitzt. Eine konstante Neigung der Stromwellenform tritt dann auf, wenn kein Stroiii im Serienschaltkreis während eines wesentlichen Teiles des Zeitintervales zwisehen benachbarten Höchstwerten fließt, um einen plötzli-

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chen Plußwechsel hervorzurufen, dem ein gleichbleibender Fluß folgt. Ein plötzlicher Flußwechsel, dem ein gleichbleibender Fluß folgt, ist einer konstanten Winkelgeschwindigkeit, d.h. einer glatten Rotation einer Achse eines Synchronmotors, nicht dienlich, und hat als Ergebnis, daß sich die Achse entweder sprunghaft dreht während einer jeden Periode, oder überhaupt nicht.

Um zu erreichen, daß der Synchronmotor von selbst anläuft und einen ausreichenden Stromfluß für den Antrieb erhält, ist es notwendig, daß der Strom, der in der Motorer regungs wicklung während jeder Periode fließt, ein vorherbestimmtes Niveau erreicht» Damit der Strom die vorherbestimmte Amplitude erreicht, die notwendig für den Start während einer jeden Perlode ist, nüssen die relativen Werte der Induktivität der Irregungswicklung, der Kapazität des Kondensators, des Widerstandes des Schaltkreises lind die Dauer einer jeden Periode geeignet gewählt werden. Sind die Werte der Induktivität, des Widerstandes und der Kapazität übermäßig groß, so erreicht der Strom in der Erregungswicklung während jeder Periode keinen ausreichenden Wert, um den Selbstanlauf des Motors zu veranlassen.

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In einem typischen Schaltkreis besitzen Kondensatoren für den gewöhnlichen Gebrauch weite Toleranzen und große Temperaturkoeffizienten. Mit einem kennzeichnenden Schaltkreis der vorliegenden Erfindung kann der gewünschte ι Motorbetrieb mit einer Zeit-Bezugsfrequenz von 30 Hz hergestellt werden, wenn die Werte der Kapazitäten zwischen 6 und etwa 35 Mikrofarad variieren, vorausgesetzt es wird ein Motor benützt, dessen Erregungswicklung eine Induktivität von annähernd 2,8 Henry besitzt. Dies bedeutet eine Variation der Kapazität von 500#, die ausreicht, daß der Schaltkreis in einem großen Temperaturbereich funktioniert, mit Komponenten, die schlechte Toleranzen und deshalb niedrige Kosten besitzen. Große Toleranzen in der Induktivität der Spule und im Widerstand aller Schaltkreiselemente können tolteriert werden, so lange als ein ausreichender Betrieb der Schaltung erreicht ist.

Gemäß bestimmten Darstellungen der Erfindung sind die Gleichstrom-Energiequelle und die Erregungswicklung des Motors nur während einer der Perioden im Schaltkreis miteinander verbunden. Während der zweiten Periode wird Energie in der Erregungswicklung und im Kondensator verbraucht, wobei Strom von der Batterie an die Erregungs-

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wicklung für annähernd die Hälfte der gesamten, Betriebs» zeit der Schaltung abgegeben wird. Dadurch* daß nur annähernd in der Hälfte der Zeit Strom von der Gleichstromquelle zur Erregungswicklung des Motors geführt wird, wird der Wirkungsgrad des Gerätes vergrößert© Für die meistea Sehaltkreisparameter fließt Strom von der Kapazität zur Oleichstromquelle während eines kleinen Teile jener ZeIt₅ in der sie miteinander verbunden sind, d.h. Strom fließt in beiden Richtungen zwischen der Quelle und dem Verbraucher während einer Jeden der erstgenannten Perloden. Dadurch verringert sich der von der Oleichstromquelle gelieferte durchschnittliche Strom« was ein weiteres Anwachsen des Wirkungsgrades der Schaltung bedeutet. Bei einer Schaltung mit einem Kondensator von 20 Mikrofarad und deia vorgenannten Parametern besitzt der Strom, der von einer 6 Volt-Gleichstromqueile für den Betrieb des Synchronmotors benötigt wird, eine Größe von etwa 2 Milliampere«

Um die für die Stromflüsse mit dei⁵ gewünschten Wel° lenform während jeder Zeitperiode notwendigen Anforderungen zu erreichen, ist es vorzuziehen, daß ein doppelseitig gerichteter Strom durch jedes Schaltelement fließt. Ich fand, daß bei den meisten Halbleiterschaltern, z.B. bei bipolaren

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oder metalloxydischen Haiblelter-Feldeffekt-Transistoren, keine Probleme existieren bei doppelseitig gerichtetem Stromfluß. Bei Vakuumröhren-Schaltern kann jedoch der Strom nur in eine Richtung fließen· Für die Lösung dieses Problems ist eine Diode mit leitenden Eigenschaften, entgegengesetzt den Eigenschaften der Röhre, im Nebenschluß mit dem Anoden-Kathoden-Weg der Röhre verbunden. Wenn elektromechanische Schalter verwendet werden, sind sie mit Dioden im Nebenschluß geschaltet, da es der geeignete Betrieb des Schaltkreises und des Motors erfordern, daß beide Schalter simultan offengeschaltet werden können. Mit elektromechanischen Schaltern kann ein simultanes Offenschalten nur durch aufeinanderfolgenden Betrieb erreicht werden, wobei eine Zeitlücke zwischen den aufeinanderfolgenden Schalterschließungen auftritt. Geeignet gepolte Nebenschlußdioden ermöglichen einen glatten Stromfluß in der Erregungswicklung; ohne diese Dioden tritt ein plötzlicher Wechsel im Erregungsstrom auf und verändert den gewünschten Betrieb·

Relativ große Wirkungsgrade erhält man auch mit der Schaltung der vorliegenden Erfindung, da der Motor durch Wellen mit relativ niedriger Frequenz, z.B. in der Größen-

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Ordnung von 30 Hz, betrieben werden kann. Ein Betrieb mit niedriger Frequenz ist sehr vorteilhaft, da Viirbelströme und Hysteresisverluste eine direkte Funktion der Betriebsfrequenz sind.

Eine Schaltanordnung, die meiner dargestellten ähnlich ist, ist in dem ÜS-Patent 3 379 9^6 von Croytnan beschrieben. In Croymans Patent ist ein Serienschaltkreis beschrieben, der die Erregungswicklung eines Synchronmotors und eine Kapazität enthält. Der Serienschaltkreis ist durch eine Schaltervorrichtung abwechselnd mit einer Oleichstromquelle und mit einem Entladungsweg verbunden. In der Schaltung in Croymans Patent gibt es jedoch keine Mitteilung über Irgendeine besondere Beziehung zwischen der Länge der Perioden, während denen Strom der Erregungswicklung zugeführt wird, und-'der Eigenfrequenz des Schaltkreises. In Croymans Patent findet sich weder eine Mitteilung noch ein Vorschlag, wie die Motorachse mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit angetrieben werden kann. Tatsächlich legt ein genaueres Lesen von Croymans Patent es nahe, daß der Rotor des Motors eher in Schritten bewegt wird als kontinuierlich mit einer Im wesentlichen konstanten Rotations-■geschwindigkeit. In Croymans Patent 1st kein Hinweis da-

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rauf zu finden, daß die relative Kapazität des Kondensators, die Induktivität der Wicklung und die Länge der Zeit, in welcher Strom dem Serienschaltkreis geliefert wird, so sind, daß eine Stromwellenform zwischen einem Paar aufeinanderfolgende Höchstwerte glatt ist und als eine analytische Punktion wie in meinem Schaltkreis betrachtet werden kann.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft den Gebrauch eines Schwungrades, das als Trägheitsscheibe dient, und das relativ zur Motorachse frei montiert ißt. Das Schwungrad ermöglicht es, daß der Motor mit vermindertem Strom gestartet werden kann gegenüber Anordnungen, die kein Schwungrad enthalten, und es ist von besonderer Wichtigkeit in Darstellungen, die Zeit-Bezugsquellen enthalten, welche ungleiche aufeinanderfolgende Perioden besitzen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist noch, daß

die gleiche Schaltung und Gleichstromquelle verwendet werden können, um ein Paar von Synchronmotoren parallel anzutreiben. Dies ist von besonderer Wichtigkeit hinsichtlich der Anwendung bei synchronen Uhrenmotoren, so daß verschiedene Uhren, die von der gleichen Quelle betrieben werden,

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•Immer die gleiche Zeit anzeigen,, selbst wenn sie verschiedene Standorte haben. Bei geeigneter Wahl des Wertes des Kondensators im Serienschaltkreis können Kondensatoren mit dem gleichen Wert benützt werden, um wirkungsvoll einen Verbraucher anzutreiben,, der entweder eine oder zwei parallele Windungen besitzt.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte Schaltkreisvorrichtung zu schaffen, die eine Gleichstromquelle einschließt, für die Zuführung von sinusförmigen Stromwellen an die Erregungswicklung eines Synchronmotors.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuen und verbesserten, von einer Gleichstromquelle bedienten Schaltung, die einen kontinuierlichen und sich glatt ändernden Strom über ein Schalterpaar dem Synchronmotor zuführt und wobei, der Strom glatt bleibt, selbst wenn beide Schalter kurzzeitig offen sind.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer neuen und verbesserten Schaltung für ■den Antrieb des Rotors eines Wechselstrom-Synchronmotors

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mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit durch eine Gleichstromquelle.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Schaltkreises für einen Synchronmotor, der von einer Oleichstrom-Energiequelle betrieben wird, und wobei der Motor selbstanlaufend ist.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Schaltkreises für einen Synchronmotor, der von einer Oleichstromquelle betrieben wird und wobei relativ große Änderungen im Potential der Gleichstromquelle erlaubt sind.

Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines leistungsfähigen, von Gleichstrom angetriebenen Schaltkreises für entweder eine oder zwei Synchronmotor-Wicklungen, worin die Schaltkreiskomponenten ohne Rücksicht auf die Anzahl der Wicklungen im wesentlichen die gleichen bleiben, und der Gleichlauf zwischen den Motoren erhalten bleibt, selbst wenn einer der Motoren örtlich vom anderen entfernt ist.

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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Schaltkreises für einen Wechselstrom-Synchroamotor, der durch eine Gleichstromquelle betrieben wird« wobei die Komponenten im Schaltkreis in einem weiten Bereich variieren können, und dadurch relativ niedrige Toleranzen besitzen und in großen Temperaturbereichen arbeiten können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten« durch eine Oleichstromquelle betriebenen Schaltkreises für den Betrieb eines Wechsel-βtrOWBOtors mit einem großen Wirkungsgrad.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten, billigen und sehr wirksamen Schaltkreises« der besonders für Autouhren mit Synchronmotoren verwendet werden kann.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben· Es zeigen:

Figur 1 ein Schaltdiagramm einer Darstellung der vorliegenden Erfindung;

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Fig. 2 u. 4 Wellenformen, die zu einer Darstellung des Schaltkreises der Figur 1 unter geeigneten Betriebsbedingungen gehören;

Figo 5 mehrere Wellenformen, die zur Darstellung des Schaltkreises der Figur 1 unter nicht geeigneten Betriebsbedingungen gehören;

Fig. 5 eine Darstellung der Größe des Effektivstromes, der im Motor des
Schaltkreises der Figur 1 fließt, bei verschiedenen Werten der Kapazität;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines kennzeichnenden Motors desjenigen Types, der im Schaltkreis der Figur 1 verwendet ist;

Fig. 7-10 Abwandlungen des Schaltkreises der Figur 1;

Fig. 11 Wellenformen zur Erläuterung des Betriebes einer zweiten Ausführungsform des Schaltkreises der Figur 1; und

Fig. 12 eine Darstellung eines Arbeitszyklus in Abhängigkeit vom Strom, der von einer Energiequelle geliefert wird gemäß der Darstellung der Figur 11.

Es wird nun Figur 1 der Zeichnungen beschrieben,

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in.der eine Gleichstromquelle 11 gezeigt ist, die die Form einer 12-Volt-Autobatterie in einer besonderen Anwendung der Erfindung haben kann. Mit den Polen der Gleichstromquelle ist eine Schalteranordnung in Serie verbunden, die bipolare NPN-Transistoren 12 und 13 enthält. Der Collector des Transistors 12 ist mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle 11 verbunden, während der Emitter des Transistors 13 mit der negativen Elektrode der Gleichstromquelle verbunden ist. Der Emitter des Transistors ist unmittelbar mit dem Collector des Transistors 13 verbunden. Die Basen der Transistoren 12 und 13 werden mit entgegengesetzter Polarität und ergänzenden Einblendspannungen betrieben, welche von der Zeit-Bezugsquelle Ik stammen.

Die Zeit-Bezugsquelle 14 ist eine Quelle konstanter Frequenz, die, in einer typischen Struktur, eine trapezförmige Wellenform erzeugt, wobei die erste und die zweite der nacheinander auftretenden Perioden oder die Halbzyklen 15 und 16 gleiche Dauer besitzen. Wie weiter unten im Detail gezeigt wird, brauchen die nacheinander auftretenden Perioden nicht die gleiche Dauer zu besitzen. (Es ist so zu verstehen, daß sich der Ausdruck "halber Zyklus" hin-

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sichtlich der Zeit-Bezugsquelle, die ungleiche erste und zweite Perioden besitzt, auf die erste und zweite Periode bezieht, selbst wenn die Perioden eine Dauer besitzen, die wesentlich verschieden ist von einem halben Zyklus einer ganzen Periode der Zeit-Bezugsquelle.) Die höchste Spannung, die während einer jeden Periode 15 und 16 erreicht wird, ist im wesentlichen gleich groß aber von entgegengesetztem Vorzeichen. Die Höchstspannung, die von der Quelle 14 während einer jeden der Zeitperioden 15 und 16 erzeugt wird, bleibt über den größten Teil, in der Größenordnung von 95#, einer jeden der Zeitperioden aufrechterhalten. Übergänge zwischen den Höchstepannungen, die während der Zeitperioden 15 und 16 auftreten, können im allgemeinen als gleichförmige Änderungen betrachtet werden. In einer typischen Darstellung enthält die Zeit-Bezugsquelle l4 einen Oszillator fester Frequenz, z.B. einen vom Stimmgabeltyp, der eine Frequenzteilung ausführt und einen Wellen formenden Schaltkreis speist. Die Ausgangsfrequenz der Zeit-Bezugsquelle 14 wird in Abhängigkeit von der Belastung passend gewählt; eine typische Frequenz ist 50 Hz, wobei die Dauer einer jeden der Zeitperioden 15 und 16 in der Größenordnung von 1/60 pro Sekunde liegt.

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Die phasenverschobenen Spannungen« die von der Zeit-Bezugsquelle 14 an den Basen der Transistoren 12 und 15 angeregt werden, führen einen der Transistoren in einen angeschalteten Zustand über, in dem dieser leitet und einen niedrigen Widerstand besitzt, und führen zum Ausschluß des anderen Transistors. Wegen der begrenzten Neigung zwischen den maximalen Spannungsamplituden, die während den Zeitperioden 15 und 16 erzeugt werden, sind die Transistoren 12 und 15 nie gleichzeitig leitend. In der Zeichnung liegt dagegen ein kleiner Zeitspalt zwischen dem Abschalten des Transistors 12 und dem Anschalten des Transistors 15 und umgekehrt; in vielen Fällen kann die Quelle 14 vom quadratischen Quellentyp sein, solange die Transistoren 12 und 15 nie beide gleichzeitig leitend sind. Jeder der Transistoren 12 und 15 leitet über das gleiche Zeitinterval während jeder vollständigen 50 Hz-Periode der Quelle 14.

Mit der gemeinsamen Verbindung des Emitters vom Transistor 12 und des Collectors vom Transistor I5 ist ein Serienkreis verbunden, der eine Kapazität 17 und eine Erregungswicklung 18 des Synchronmotors I9 enthält, der ein Hysteresemotor oder ein Reaktionsmotor sein kann, mit oder

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ohne der Fähigkeit der Pol- oder Phasenverschiebung. In bestimmten Situationen, besonders in Verbindung mit den Anwendungen bei Autouhren, bei denen die Kosten eine ausschlaggebende Rolle spielen, werden Motoren ohne Spaltpole oder ohne Phasenverschiebung gebraucht. In einer Darstellung enthält der Motor 19 einen permanentmagnetischen Rotor 21 für den Antrieb der Welle 22 und ist von jenem Typ, der in meinem Patent"3 322 987 beschrieben ist.

Während des Betriebes ist der Transistor 12 in den Zustand eines geschlossenen Schalters gesteuert als Antwort auf das Ausgangssignal der Quelle 14, und zwar während jenes Teiles der Zeitperiode I5, in dem die Höchstspannung von der Zeit-Bezugsquelle 14 geliefert wird. Während die Vorspannung der Quelle 14 den Transistor 12 in einen Zustand eines geschlossenen Schalters bringt, legt die Quelle eine entgegengesetzte Polarität an die Basis des Transistors I3 an, um den Transistor I3 in einen Zustand eines offenen Schalters zu bringen. Vor und nach der Höchstspannung, die während der Zeitperiode I5 erreicht wird, ist auch der Transistorschalter 12 offen.

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Während der Schalter 12 geschlossen ist, wird Strom von der positiven Elektrode der Gleichstromquelle 11 über den Emitter-Collector-Weg des Transistors 12 zur Kapazität 17 und zur Erregungswicklung 18 geliefert. Die Kapazität des Kondensators 17 und die Induktivität der Wicklung 18, einschließlich der Wirkung des Rotors 21 und anderer magnetischer Elemente, welche die Erregungsspule und den Rotor verbinden, sind so, daß ein einzelner Höchststrom in der Erregungswicklung entsteht, annähernd in der Mitte der Periode, in der der Schalter 12 geschlossen ist. Der Stromfluß durch den Kondensator 17 und die Wicklung 18 ist während der ganzen Zeitperiode 15 kontinuierlich und hat eine Wellenform mit konstant wechselnder Steigung.

Während der Halbzyklen 16 ist der Schalter 15 geschlossen und der Schalter 12 offen. Dadurch wird ein Entladungsweg über den Emitter und den Collector des Transistors 15 für diejenige Energie errichtet, die während des vorhergehenden halben Zyklus in dem Kondensator I7 und in der Spule 18 aufgestaut wurde. Der Scheinwiderstand des Entladungsweges ist im wesentlichen genau so groß wie der Scheinwiderstand des Aufladungsweges durch Transistor 12 während der Zeitperiode 15, wobei die Wellenform des

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Stromes während der Entladungsperiode 16 im wesentlichen die gleiche ist wie die Wellenform des Stromes während der Ladeperiode 15· Strom fließt durch den den Kondensator 17 und die Induktivität 18 enthaltenden Serienschaltkreis, während der Entladungsperiode, da die Kapazität und die Induktivität Energie abgeben, die darin aufbewahrt wurde. Dadurch wird auf den Rotor 19 im wesentlichen die gleiche Kraft angewandt während jeder Hälfte der Quelle 16, um eine geeignete synchrone Motorbewegung zu erhalten.

In dem Übergangsinterval zwischen der Herleitung der Höchstspannungen durch die Quelle 14 der Zeitperioden 15 und 16 fährt der Strom fort, in dem die Kapazität 17 und die Induktivität 18 enthaltenden Serienschaltkreis zu fließen, da eine Induktivität nicht in der Lage ist, einen plötzlichen Schrittwechsel im Strom und in der Leitung der bipolaren Transistoren 12 und 13 in der entgegengesetzten Richtung auszuführen, d.h. positiver Strom fließt aus dem Transistor-Collector entsprechend einem zusammengebrochenen Mechanismus. Daher ist der Strom in der die Erregungswicklung 18 enthaltenden Serienschaltung gewöhnlich eben in der Übergangsperiode zwischen dem Schließen der Transistorschalter 12 und IJ.

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Um unter geeigneten Betriebsbedingungen den Betrieb des Systems der Figur 1 zu betrachten, werden die Wellenformen der Figur 2 betrachtet. In Figur 2a wird die Anschaltzeit des Transistors 12 während der Periode 15 durch die Dauer der rechtwinkligen Wellenformen 23 angezeigt, während die Anschaltzeit des Transistors 13 während der Periode 16 durch die Dauer der rechteckigen Wellenformen 24 angezeigt wird. Die Übergangszeit, in der weder der Transistor 12 noch der Transistor 13 zum Schließen oder zum Leiten angeregt ist, wird durch die gerade Linie 25 zwischen den rechtwinkligen Wellensegmenten 23 und 24 angezeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Übergangsintervalle 25 die gleiche Zeitdauer besitzen in Jeder der Perioden 15 und 16, und daß die LShgen der Anschaltzeiten 23 und 24, während denen die Transistoren 12 und 13 die Position eines geschlossenen Schalters einnehmen, im wesentlichen die gleichen sind.

Betreffs der in Figur 2 gezeigten Situation ist die Eigenperiode des antreibenden Schaltkreises und der Erregungswicklung 18, wie sie durch den Wert der Kapazität 17, des Schaltkreiswiderstandes und der Induktanz und des Widerstandes der Spule 18 festgelegt sind, relativ zur

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Frequenz der Quelle 14 so, daß eine sinusförmige Welle der Spule l8 eingeprägt wird, wobei die Welle 22 am Rotor 21 des Synchronmotors 19 mit einer konstanten Geschwindigkeit rotiert. Dieses Ergebnis erhält man bei Benützung einer Gleichstromquelle 11, die ein Potential von 12 Volt besitzt, eines Kondensators 17 mit einer Kapazität von 8 Mikrofarad, und einer Erregungswicklung l8, die eine Induktanz von annähernd 2,8 Henry besitzt. Die Länge einer jeden der Perioden 15 und 1β beträgt angenähert eine Sechzigstelsekunde und der Betriebszyklus der Transistoren 12 und 15 während der Perioden 15 und 16 liegt in der Größenordnung von 95$· Dadurch gleicht die Eigenfrequenz des antreibenden Schaltkreises und der Erregungswicklung 18 der Frequenz der Quelle 14.

Unter den dargelegten Verhältnissen hat der Strom, der in dem die Kapazität 17 und Induktivität 18 enthaltenden Serienschaltkreis fließt, im wesentlichen eine sinusförmige Wellenform wie in Figur 2b gezeigt ist. Die sinusförmige Wellenform hat einen echten Nullwert nur zu Beginn einer jeden der Perioden 15 und l6. Man stellt in Figur 2b fest, daß der Strom während jeder der Perioden 15 und l6

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nur in einer Richtung fließt und während jeder Periode einen einzigen Höchstwert erreicht. Ferner ändert sich zwischen dem Beginn und dem Ende einer jeden Periode die Neigung der Strom-Wellenform gleichmäßig. Weiter neigt sich die Strom-Wellenform zwischen abwechselnd folgenden Höchstwerten aufeinanderfolgender Perioden immer in der gleichen Richtung und die Neigung hat einen von Null verschiedenen Wert. Auf dem Emitter-Collector-Weg der Transistoren 12 und 15 fließt während der Übergangsperioden 25 Strom wegen der Vorspannung, die an den Transistoren mittels jener Spannungen angelegt ist, welche in dem Serienschaltkreis, der die Kapazität 1? und die Wicklung enthält, hergestellt werden, Während des halben Zyklus der Quelle 14, während dem Transistor 12 durch die Zeit-Bezugsquelle eine Vorspannung erhält zu einem leitenden Zustand, fließt aus der Gleichstromquelle 11 ein Strom, der den Kondensator I7 aufladet und in der Wicklung 18 ein Feld aufbaut. Zu der Zeit, zu der der Transistor 12 durch die Quelle 14 eine Vorspannung für die Sperrung, als Reaktion auf die ablaufende Hinterflanke des Wellenformteils 23, erhält fließt in der Wicklung 18 ein Strom in der Richtung zum unteren Ende der Wicklung. Als Reaktion auf den zum Sperren veranlaßten Transistor 12 neigt das Magnetfeld der

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Wicklung l8 zum Zusammenbruch und zur Herstellung einer Spannung, die die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 15 in einen leitenden zusammengebrochenen Zustand versetzt, wobei der Strom in der gleichen Richtung in dem die Wicklung 18 und die Kapazität enthaltenden Serienschaltkreis weiterfließt. Wenn der Strom den Wert Null erreicht hat auf dem halben Weg durch die Übergangsperiode 25, existiert noch der durch einen niedrigen Scheinwiderstand gekennzeichnete Weg durch den Transistor \J>, so daß Energie, die in der Kapazität I7 und in der Wicklung l8 gespeichert wurde, voll zwischen diesen zirkulieren kann. Dabei dreht sich die Stromrichtung, d.h. Strom fließt in der Richtung zum oberen Ende der Wicklung 18 durch die Kapazität 17 in den Collector des Transistors 13. Wenn der Transistor 13 angeschaltet ist als Reaktion auf die Spannung der Quelle 14 während des Intervalls 24, bleibt die Strecke des niedrigen Scheinwiderstandes aufrechterhalten und die sinusförmige Entladung der Energie der Kapazität 17 und der Induktivität l8 geht weiter, wobei die Strom-Wellenform der Figur 2b während des Wellenteils 24 erzeugt wird. Wenn an der ablaufenden Hinterflanke des Weillenteils 24 der Transistor 13 durch die Quelle 14 zum Sperren veranlaßt wird, fließt Strom in der Wicklung 18 in einer

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Aufwärtsrichtung. Das Feld in der Wicklung 18 hat wieder die Neigung zusammenzubrechen. Das zusammenbrechende Feld hat die entgegengesetzte Richtung des vorhergehenden halben Zyklus, wobei die Basis-Emitter-Diode des Transistors 12 in einen zusammengebrochenen Zustand gebracht ist und Strom von der Wicklung 18 durch den Kondensator und den Transistor 12 in die positive Elektrode der Gleichstromquelle 11 fließt. Nach dem Mittelpunkt der Übergansperiode 25 und vor der vorspringenden Ecke des Wellenteils 23 fährt der Strom fort, durch die Kapazität 17 und die Induktivität in der entgegengesetzten Richtung (zum unteren Ende der Wicklung 18) zu fließen, wegen der Vorspannung, die am Transistor 12 durch Spannungen in dem die Kapazität und die Wicklung enthaltenden Serienschaltkreis angelegt sind. Nachdem die vorspringende Ecke des Wellenteils 23 eingetreten ist, erhält der Transistor 12 eine Vorspannung und setzt dem Strom der Quelle 11 einen niedrigen Scheinwiderstand entgegen, ohne Rücksicht auf die Spannungen im Serienschaltkreis .

Es ergibt "sich die kontinuierliche, glatte Strom-Wellenform der Figur 2b trotz der schnell vergehenden Natur des Stromes., der durch den Transistorschalter 12 zum

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Kondensator 17 und zur Wicklung 18 während der Periode 15 fließt, und trotz des abwechselnden, schnell vergehenden Stromflusses in der entgegengesetzten Richtung durch den Transistor 15 als Reaktion auf die Entladung der Energie vom Kondensator 17 und der Wicklung 18 während der Periode 16. Wenn die festgestellten Bedingungen, die die Strom-Wellenform im Serienschaltkreis betreffen, der die Erregungsspule 18 und die Kapazität 17 einschließt, nicht beibehalten werden, bewegt sich die Achse des Rotors 19 nicht mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit, was ein nachteiliges Ergebnis bewirkt.

Die Spannung am Kondensator 17 ist für die Schaltkreisparameter der Figur 2 in Figur 2c gezeigt. In Figur 2c ist gezeigt, daß die Wellenform der Spannung des Kondensators 17 im wesentlichen sinusförmig ist, mit Höchstwerten, die an den Grenzen zwischen den Perioden 15 und 16 auftreten. Positive Höchstwerte treten unmittelbar nach dem öffnen des Schalters 12 auf, während die kleinsten Werte unmittelbar nach dem öffnen des Transistorschalters 1J> auftreten. Die Spannung zwischen den positiven und negativen Höchstwerten ist ungefähr gleich zweimal so groß wie die Spannung der Oleichstromquelle 11 wegen der Einschaltaktion

20 9 8AO /0710 " ²⁹ "

der Transistoren 12 und 13 und wegen den Energie speichernden Eigenschaften des Kondensators 17 und der Induktivität

Die Wellenform der Figur 2c offenbart, daß an der Kapazität 17 die Spannung Null zu einem Zeitpunkt auftritt, der verschieden von dem, bei dem der Strom Null 'durch den Schalterkreis, welcher den Kondensator 17 und die Induktivität l8 enthält, fließt. Dies ergibt ,sich aus der Phasenverschiebung, die am Kondensator 17 relativ zur Induktivität zum Widerstand und zur Einschaltperiode des Schaltkreises eintritt. Die Wellenformen der Figuren 2b und 2c illustrieren natürlich mehr den eingeschwungenen Zustand als die Übergangs- oder Startbedingungen.

Im folgenden werden die Figuren 3a-3c der Zeichnungen beschrieben, welche Wellenformen eines Schaltkreises zeigen, in dem die Kapazität des Kondensators 17* die Induktivität der Wicklung 18 und die Perioden 15 und 16 solche sind, daß die Welle 22 des Motors 19 nicht mit konstanter Winkelgeschwindigkeit rotiert, d.h. die Welle 22 rotiert in einer ungleichmäßigen oder ruckweisen Art, was ein Rattern eines damit betriebenen Zahnräderwerks verursacht. Der Schalt-

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kreis, der die in der Figur 3 gezeigten Wellenformen herstellt, besitzt dieselbe Zeit-Bezugsquelle, eine Gleichstromquelle, die dasselbe Potential und den gleichen Motor, wie in Verbindung mit Figur 2a diskutiert wurde, besitzt, aber einen Kondensator 17* der die Kapazität von 4 Mikrofarad besitzt.

Da der zeitliche Verlauf der Wellenform der Figur 3>a identisch ist mit jener der Figur 2a, wird sie nicht weiter beschrieben. Die Strom-Wellenform der Figur 3k ist jedoch sehr verschieden von jener der Figur 2b. Man stellt fest, daß die Strom-Wellenform der Figur Jb Wellensegmente einschließt, die im wesentlichen die gleiche Form während jeder der Perioden 15 und ΐβ haben. Die Wellenform hat in jeder Periode jedoch einen Wert Null in einer beträchtlichen, von Null verschiedenen Periode 26 vor dem Ende einer jeden Periode 23 und 24. Da in dem die Kapazität 17 und die Induktivität 18 enthaltenden Schaltkreis kein Strom fließt für mehr als einen Augenblick während jedes halben Zyklus der Quelle 14, hat die Strom-Wellenform der Figur 3b keine sich konstant ändernde Neigung zwischen dem Beginn und dem Ende der Perioden 23 und 24. Ferner neigen sich die Strom-Wellenformen zwischen den abwechselnd positiven

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und negativen Höchstwerten, wie in Figur J5b gezeigt, nicht immer in der gleichen Richtung wegen der Steigung Null während des Zeitintervalles 26. Der plötzliche Wechsel in der Steigung der Strom-Wellenform zu Beginn und am Ende eines jeden Intervalles zeigt, daß die Wellenform der Figur 3a nicht analytisch betrachtet werden kann.

Die Spannung am Kondensator 17 in jener Schaltkreiskonfiguration, die in Verbindung mit Figur 5 beschrieben ist, ist in Figur j5c gezeigt. In Figur 35c bemerkt man, daß, während Strom durch den dien Kondensator 17 und die Wicklung 18 enthaltenden Schaltkreis fließt, die Spannung am Kondensator 17 sich konstant ändert, wie durch Wellenformsegment 27 gezeigt wird. Während des Zeitintervalles 26 bleibt die Spannung am Kondensator 17 konstant, wie mit dem Wellenformsegment 28 angezeigt ist.

Mit einem System, das gemäß den Wellenformen der Figuren 3a-j5c arbeitet, rotiert die Welle 22 des Synchronmotors mit einer Anzahl von Umdrehungen je Sekunde entsprechend der Frequenz der Quelle 14, oder einer Unterresonanzfrequenz der Quelle 14. Dies ist der Grund, daß Stromimpulse der Erregerwicklung l8 mit einer genauen Frequenz zuge-

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führt werden sollen, die festgelegt ist durch die charakteristischen Eigenschaften der Zeit-Bezugsquelle 14. Die Rotationsgeschwindigkeit der Achse 22 mit den in den Figuren 3a-3c angegebenen Schaltkreispararaetern ist jedoch nicht konstant. Stattdessen beschleunigt und verlangsamt sich die Motorachse während jeder Umdrehung und verursacht einen Verschleiß mechanischer Teile und andere nachteilige Betriebsmerkmale, wie oben ausgeführt wurde.

Es ist lehrreich, die Arbeit des Schaltkreises zu betrachten, der die gleichen Parameter hat wie oben gezeigt wurde, ausgenommen der Kondensator 17* der einen Wert von 20 Mikrofarad besitzt. Die Wellenformen für diesen Fall sind in den Figuren 4a-4c gezeigt. Die Wellenform in jener Zeit, in der die Transistoren 12 und 13 leiten als Reaktion auf die Vorspannung von der Quelle 14, gezeigt in Figur 4a, ist identisch mit den Wellenformen der Figuren 2a und 3&» Die Strom-Wellenform des Serienschaltkreises, gezeigt in Figur 4b, ist um einige Grad phasenverschoben gegenüber der Strom-WeIlenform der Figur 2b und weicht leicht von der sinusförmigen Form der Figur 2b ab. Die Strom-Wellenform hat eine konstant wechselnde Neigung aber einen Höchstwert, der kurz vor dem Ende jener Zeitperioden auftritt, die mit

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den Wellensegmenten 23 und 24 verbunden sind. Der Höchstwert in Figur 4b tritt später ein als in Figur 2b wegen der längeren Zeit, die erforderlich ist, um den größeren Kondensator aufzuladen. Wenn die Zeit-Bezugsquelle 14 auf die Übergangsperiode 25 schaltet, ändert sich der Stromverlauf im Serienschaltkreis plötzlich. Die Strom-Wellenform bleibt jedoch während der ganzen Übergangsperiode und der folgenden Periode 23 oder 24 glatt und hat eine konstant ändernde Neigung. Betrachtet man die prozentuale Änderung im Wert des Kondensators 17* so ist die Änderung

der
in Phase der Strom-Wellenform relativ unbedeutend. Während die gleiche Wirkung eintritt, wird die Stromphase im Serienschaltkreis eher durch die Einschaltzeit der Transistoren 12 und 13 als Reaktion auf die Vorspannung der Quelle 14 bestimmt als durch die Werte des Scheinwiderstandes im Netzwerk. Dies ist wünschenswert, da hierdurch ein Beibehalten der Wellenform und der Wirkung über einen großen Bereich von Werten erreicht wird. Ein anderer wichtiger Punkt, der sich aus der Wellenform der Figur 4b herleiten läßt, ist, daß Strom in der umgekehrten oder rückwärtigen Richtung fließt, d.h. eher aus dem Collector heraus als in den Collector hinein, in den Transistoren 12 und 13 zu Beginn einer jeden der Perioden, die mit den Wellenteilen

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23 und 24 verbunden sind. Dies wird in den Figuren 4d und 4e gezeigt, in denen die Wellenformen des Stromes nacheinander gezeigt sind, der in die Collectoren der Transistoren 12 und IJ fließt. Der Mechanismus, der zum zurückfließenden Strom zu Beginn der Wellenteile 23 und 24 gehört, ist im wesentlichen der gleiche wie der Mechanismus des rückwärts fließenden Stromes, der oben hinsichtlich der Figur 2 während der Übergangsperiode 25 beschrieben wurde. Dieser sehr wichtige Mechanismus kann als unerwartet angesehen werden, denn wenn der Transistor 13 ab- ι schaltet und der Transistor 12 anschaltet, liegt der Netzanschluß Il an dem Motor-Kondensator-Serienschaltkreis. Es könnte erwartet werden, daß der Strom zu dieser Zeit sich sofort in einer Richtung verlagern würde, indem er einen ladenden Zustand einnehmen würde, um einen plötzlichen Wechsel im Motorstrom zu verursachen. Stattdessen, wenn der Transistor 13 abschaltet, verursacht der Stromfluß in der Motorspule 18 einen sofortigen Spannungsanstieg in der Wicklung 18, um die Spannung am Emitter des Transistors 12 bis zu einem Wert ansteigen zu lassen, der ausreicht, die Diodenverbindung zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 12 abzubrechen, um Strom rückwärts durch den Transistor 12 fließen zu lassen, d.h. positiver

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Strom fließt vom Collector des Transistors 12. Die Spannung am Emitter des Transistors 12 wächst um einen kleinen Betrag, der ausreicht, um die Basis-Emitter-Strecke des Transistors zusammenbrechen zu lassen, der aber nicht genügt, um schädliche Effekte verursachen zu können, über die Spannung der Kraftquelle 11, um:, den Entladungsstrom im Serienschaltkreis zu erlauben, in der gleichen Richtung weiter zu fließen mit demselben Wert, wie zu der Zeit, bei der Transistor 15 abschaltet, bis der Strom den Wert Null erreicht. Wenn der Strom im Serienschaltkreis den Wert Null erreicht, leitet der Transistor 12 und führt Strom von der Quelle 11 zum Serienschaltkreis, wodurch er einen glatten, ungebrochenen zeitlichen Stromverlauf hervorruft. Wenn der Transistor 15 abschaltet, fließt der Entladungsstrom im Serienschaltkreis rückwärts durch den Transistor 12 und führt Energie zur Energiequelle 11 zurück, bis der Strom den Wert Null erreicht hat, zu welcher Zeit der Ladestrom von der Energiequelle 11 durch den Collector zum Emitter des Transistors 12 fließt.

Derselbe Vorgang tritt ein, wenn der Transistor 12 abschaltet und Ladestrom noch fließt. In diesem Fall fließt der Ladestrom weiter, gebührend der von der Motor-

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spule 18 induzierten Spannung. Die induzierte Spannung erregt einen Strom, der rückwärts aus dem Collector des Transistors 15 herausfließt; dadurch fließt der Ladestrom für den Serienschaltkreis weiter, bis der Motorstrom den Wert Null erreicht und der Entladungsstrom dann vom Collector des Transistors 15 zu dessen Emitter fließt· So ist bei dem die Motorspule und den Kondensator enthaltenden Schaltkreis die Eigenfrequenz niedriger als die Frequenz der Quelle 14, und es fließt Strom während jeder Schaltperiode in zwei Richtungen, um einen glatten zeitlichen Stromverlauf aufrechtzuerhalten.

Dieser während einer jeden Schaltperiode in zwei Richtungen fließende Strom verursacht, daß im Durchschnitt der von der Energiequelle 11 fließende Strom abnimmt und der Wirkungsgrad zunimmt, da die Zeit, in der der Strom aus der Energiequelle herausfließt, auf weniger als 50Ji sinkt. Ferner vermindert der Strom, der vom Serienschaltkreis in die Gleichstromquelle 11 zurückgeführt wird, den durchschnittlichen Strom, der aus der Kraftquelle 11 während eines jeden Zyklus der Zeit-Bezugsquelle 14 gezogen wird. Der prinzipielle Vorteil eines in zwei Richtungen fließenden^ tr omes in den Transistoren 12 und 15 während

2 0 9 8 4 Q / 0 7 1 0

jedes halben Zyklus der Zeit-Bezugsquelle 14 ist jedoch, einen glatten zeitlichen Stromverlauf während der Schaltperioden ohne plötzliche Wechsel zu schaffen, die sich auf den Motor nachteilig auswirken würden.

Die Wellenform der Spannung, die bei dem Kondensator 17 mit 20 Mikrofarad auftritt, gezeigt in Figur 4c, ist im wesentlichen sinusförmig, selbst wenn die Strom-Wellenform von der Sinusform abweicht. Sie hat im wesentlichen eine Phasenverzogerung von 90 Grad in bezug auf die antreibende Spannung der Quelle 14, Figur 4a, ähnlich den Wellenformen der Figuren 2a und 2c. Die Amplitude der Wechselspannungs-Änderungen bei dem Kondensator 17 mit 20 Mikrofarad ist beträchtlich kleiner als jene bei einem Kondensator mit 8 Mikrofarad, da der Kondensator mit der größeren Kapazität nicht so schnell geladen und entladen werden kann wie der kleinere Kondensator.

In anderen von mir geleiteten Experimenten wurde gebunden, daß bei Konstanthaltung aller oben aufgestellten Parameter mit Ausnahme des Kondensators 17 eine Grenze für den sinusförmigen Stromverlauf und folglich für die kon-

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stante Rotationsgeschwindigkeit der Achse 22 des Synchronmotors bei einem Wert von 6 Mikrofarad des Kondensators 17 existiert. Aus diesen experimentellen Daten habe ich den Schluß gezogen, daß die Eigenfrequenz des die Kapazität 17 und die Erregungswicklung 18 enthaltenden Schaltkreises annähernd gleich oder kleiner sein sollte als die Frequenz der Zeit-Bezugsquelle 14. Die Eigenfrequenz des Schaltkreises, der die Wicklung 18 und den Kondensator 17 anregt und entlädt, läßt sich durch die bekannte Gleichung wiedergeben:

.1 ΊΓι R^

^x ~ 2 V LC
worin ist:

f = Eigenfrequenz
T = 3.1415926

L = Induktivität der Wicklung l8 C = Kapazität des Kondensators 17

R = Widerstände der ladenden und entladenden Netzwerke.

Die Widerstände der ladenden und der entladenden Netzwerke sind im wesentlichen gleich, jeder der beiden schließt den Widerstand der Wicklung 18 und den Querleitwert der Kapazität 17 ein. Der Widerstand des ladenden Netzwerkes schließt

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den Scheinwiderstand des Transistors 12 ein, während dieser in einem leitenden Zustand ist, in Serie mit der Gleichstromquelle 11, während der Widerstand des entladenden Netzwerkes den Scheinwiderstand des Transistors 13 einschließt, während dieser in einem leitenden Zustand ist. Die kleine Differenz in den Widerständen der beiden Schaltkreise genügt im allgemeinen nicht, um irgendwelche Probleme bei der geeigneten Funktion der Schaltkreise hervorzurufen. Wenn die Eigenfrequenz des Schaltkreises größer als die Frequenz der Quelle 14 ist, erreicht der Strom, der im Kondensator 17 und der Induktivität 18 während jedes halben Zyklus fließt, den Wert Null vor Beendigung eines jeden halben Zyklus der Quelle 14 und verhindert damit eine konstante Rotationsgeschwindigkeit der Welle 2J> aus.

Obwohl es von der theoretischen Seite aus betrachtet aussehen könnte, daß die Größe des Kondensators 17 unbeschränkt zunehmen kann ohne Rücksicht auf den relativen Wert der Kapazität in bezug auf die Induktivität der Spule oder der Wicklung 18, ist dies nicht der Fall. Zusätzlich zur physikalischen Begrenzung der Größe des Kondensators 17 in einer tatsächlichen Vorrichtung verursachen große Werte der Kapazität 17 eine Reduzierung des Stromes, der

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der Anregungswicklung 18 zugeführt wird, wie in Figur 4c I

gezeigt ist. Bei großen Werten der Kapazität IJ nimmt der Anteil des Stromes, welcher der Spule 18 zugeführt wird, erheblich ab. Die Abnahme des an der Spule 18 angelegten Stromanteiles kann ausreichend groß sein, so daß die Stromgröße in Spule 18 nie einen genügend großen Wert während des halben Zyklus der Quelle 14 erreichen kann, um einen ausreichenden Stromfluß zu ermöglichen, welcher am Rotor 21 gekoppelt wird, um diesen antreiben zu können. Zusätzlich dazu, daß der Stromfluß nicht ausreicht, um den Rotor 21 in Betrieb zu setzen, reicht der Strom auch nicht aus, um einen Selbststart des Motorrotors zu ermöglichen.

Um die Größe des Stromes anzugeben, der von einer 7-Volt-Gleichstromquelle der Erregungswicklung 18, die eine Induktivität von 2,8 Henry hat, geliefert wird mit einer Zeit-Bezugsquelle von 30 Hz, die eine Punktion der Größe des Kondensators 17 ist, betrachte man Figur 5. In Figur 5 sind Kapazitätswerte zwischen 4 und 40 Mikrofarad wiedergegeben. Kurve 29 zeigt den RMS-Strom, der von der Erregungswicklung 18 als Funktion des Wertes der Kapazität aufgenommen wird, während die Welle 22 frei für die Drehung

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ist. Kurve J5O dagegen zeigt eine Anzahl von RMS-Strömen, die der Erregungswicklung 18 als Punktion der Kapazität zugeführt werden, in Situationen, in denen die Motorachse 22 an Ort und Stelle gesperrt ist. Man bemerkt bei einem Vergleich der Kurven 29 und J5O, daß ein · relativ großer Strombetrag zur Verfügung steht, während die Achse 22 sich nicht dreht, um einen Motorstart zu vollführen. Der größere Strom tritt wegen, des verminderten Scheinwider-Standes der Erregungswicklung 18 auf, während der Motor sich in einem statischen Zustand befindet, wobei eine rückwärts gerichtete elektromotorische Kraft in der Spule 18 als Reaktion auf die Rotation des Motors nicht erzeugt wird. !

Der wichtigere Aspekt, der sich aus Figur 5 jedoch ergibt, betrifft den Bereich, in dem die Achse 22 des Synchronjnotors mit einer konstanten Geschwindigkeit rotiert. Insbesondere bei Werten der Kapazität zwischen 6 und j54 Mikrofarad bewegt sich der Rotor 22 mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit. PUr Wepte der Kapazität YJ, die kleiner oder größer sind als die Im festgestellten Bereich, rotiert die Motorachse 22 nieht mit konstanter Geschwindigkeit, und es ergibt sich eine ungenügende Motorleistung.

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Es läßt sich feststellen, daß die Amplitude des Stromes, der In die Erregungswicklung 18 fließt, im wesentlichen die gleiche ist bei 6 und bei J>k Mikrofarad. Am unteren Ende des Kapazitätsbereiches kann keine genügende Leistung hervorgebracht werden, ungeachtet der Größe der Spannung der Gleichstromquelle 11, obwohl man eine ausreichende Leistung erhält, für Kapazitäten, die größer sind als J4 Mikrofarad, durch Vergrößerung des Potentials der Quelle Dabei läßt sich die Unfähigkeit des Systems, bei Werten der Kapazitäten von weniger als 6 Mikrofarad hinreichend zu arbeiten, genau der Natur der Wellenform zuschreiben, wenn die Eigenfrequenz des Erregungsschaltkreises größer ist als die Frequenz der Quelle 14. Der weite Bereich der Variierung der Kapazität, wie in Figur 5 gezeigt, läßt es zu, daß der Kondensator 17 niedrige Toleranz besitzt und daß der Schaltkreis in einem weiten Temperaturbereich benützt werden kann.

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Gemäß einer zweiten Darstellung der Erfindung wird eine konstante Rotationsgeschwindigkeit des Rotorers 19 dadurch erreicht, daß eine sich kontinuierlich wMerholende Zeit-Bezugsquelle 14 konstruiert wird, so daß die Ladungs- und Entladungsζeiten der Ströme im Kondensator 17 und in der Wicklung 18 unterschiedlich sind. Jede der ungleichen Zeitabschnitte oder Perioden (von denen immer eine unmittelbar nach der anderen kommt) der Ladungs- und Entladungsströme muß jedoch so sein, daß eine einzelne Stromspitze in der Windung 18 während eines jeden halben Zyklus der Quelle 14 eintritt, wobei die Höchstwerte in benachbarten halben Zyklen entgegengesetzt gerichtet sind. Weiter hat die Strom-Wellenform in Wicklung 18 während jeder Periode im wesentlichen immer eine sich konstant ändernde Neigung zwischen dem Beginn und dem Ende einer jeden Periode. Diese Erfordernisse der Wellenform werden durch geeignete Wahl des Wertes der Kapazität 17 und der Dauer jeder Periode der Zeit-Bezugsquelle 14 relativ zum Scheinwiderstand der Wicklung 18 erreicht. Zusätzlich muß der Gleichstrom, der in Wicklung 18 während jeder der Perioden fließt annähernd der gleiche sein, so daß annähernd die gleiche Kraft auf den Rotor 19 ausgeübt wird während eines jeden halben Zyklus der Quelle 14, was man dadurch erreicht, daß man die Zeiten der Perioden etwa um 20 % relativ zu den

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Periodenzeiten gleicher Länge ändert. In einem Schaltkreis, in dem man tatsächlich eine 15%ige Änderung in der Periodendauer herbeigeführt hatte, wurde nur eine etwa 5 %ige Änderung des Stromes während einer jeden Periode erreicht.

Man hat durch Versuche gefunden, daß ungleiche aufeinanderfolgende Ladungs- und Entladungsperioden viele verschiedene Formen annehmen können, nämlich: alle Ladeperioden können dieselbe vorher festgelegte Dauer besitzen länger oder kurzer als alle Estladungsperioden, wobei in diesen Fällen ein fester Betriebssyklus existiert in Bezug auf die beiden halben Zyklen eines jeden Zyklus der Quelle 14-; die Zeiten der Ladungs- und Entladungsperioden können variabel sein, solange wie der Durchschnitt des reziproken Wertes, der sich aus jeder Ladezeit plus jeder Entladungszeit zusammensetzt, kleiner oder gleich der Eigenfrequenz des Erregungsschaltkreises für die Wicklung 18 ist, und gleich der gewünschten Erregungsfrequenz für die Wicklung

ist (d.	n.,	^T1 ⁺	1
f

worin:

f wie oben definiert ist

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T^ ■ Dauer einer jeden ladeperiode Tp β Dauer einer jeden En&ladungsperiode f, « die gewünschte Antriebsfrequenz für den Rotor 19),

und die Dauer einer jeden Periode so vorgesehen ist, daß der Strom in der Erregungswicklung eine sich konstant ändernde Neigung während jeder Periode hat. Der variable Betriebszyklus der Quelle 14 kann sich allmählich ändern' oder in Schritten,fortschreitend von einem niedrigen zu einem hohen * Wert und zurück zu einem niedrigen Wert; z. B. kann der Betriebszyklus allmählich variieren von 42,5 % auf 57,5 % in zehn gleichen Zuwachsraten und zu 42,5 % zurückkehren in zehn gleichen Schritten oder in einem Schritt oder er kann bei 42,5 % fünf Zyklen lang verweilen, einen Schritt zum 50 % Niveau für einen oder mehrere Zyklen tun, auf das Niveau von 57»5 % springen für fünf Zyklen und dann allmählich oder in einem Schritt zu 42,5 % zurückkehren. Die unterschiedlichen Betriebszyklen lassen sich erreichen durch analoge oder digitale Formung des Ausgangssignals eines einfachen konstanten Frequenz-Oszillators, der in Quelle 14 enthalten ist, oder die Quelle kann ein Paar Oszillatoren enthalten, die Ausgänge haben, die zu einem analogen oder digitalen kombinierenden Netzwerk führen. Bestimmte der Quellen 14, besonders jene, die digitale kombinierende

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Netzwerke verwenden, können Wanderwfellen erzeugen, die Frequenzkomponenten Besitzen, die viel größer sind als die Grundfrequenz ihrer Ausgangswelle. Wahrend diese Wanderwellen dazu neigen können, die Strom-Wellenform der Wicklung 18 leicht zu verzerren, hat man gefunden, daß, wenn sie von genügend hoher Frequenz und genügend niederer Amplitude sind, keinen merklichen Einfluß auf die konstante Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 19 ausüben.

Für eine umfassendere Beschreibung und einen Vergleich verschMener Betriebszyklen werden die Wellenformen der Figur 11 betrachtet. In Figur 11 sind drei verschiedene Betriebszyklen gezeigt; Fig. 11a zeigt einen Rechteckwellen-Ausgang der Zeitbezugsquelle 14 mit einem 50 %igen Betriebszyklus für die Versorgung von Strom für Windung 18 durch die Gleichstromquelle 11, wie durch die Wellenform 101 des Wicklungsstroms gezeigt ist; Fig. 11b zeigt einen Rechteckwellen-Ausgang der Zeitbezugsquelle 14 mit einem 42,5 %igen Betriebszyklus für die Lieferung von Strom für die Wicklung 18 durch die Quelle 11, wie durch die Strom-Wellenform 102 gezeigt ist; und Fig. 11c zeigt einen Rechteckwellen-Ausgang der Zeitbezugsquelle 14 mit einem 57,5 %igen Betriebszyklus für die Lieferung von Strom an Windung 18 durch Quelle 11, wie

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durch die Strom-Wellenform 103 gezeigt ist. Die Wellenformen 101 "bis 103 entsprechen einem Ausgang von 30 Hertz der Quelle 14, einem Wert von 10 Mikrofarad des Kondensators 17 und einem Motor der eine Induktivität von 2,8 Henry besitzt;»

J«de der Strom-Wellenformen 101 "bis 103 enthält die grundlegenden Kriterien, die hinsichtlich der Strom-Wellenformen der Fig. 2b und 4b herausgestellt wurden, und die sowohl einen einzelnen Höchstwert als auch konstante und glatte Änderungen während eines jeden halten Zyklus der Quelle 14 betreffen. Man "bemerkt, daß Kniekpunkte in den Strom-Wellenformen 101 bis IO3 auftreten,ähnlich den Knickpunkten in Fig. 4b,und auf der Verlängerungslinie mit den voreilenden und den nacheilenden Ecken der Ausgangssignale der Quelle 14, die in den Fig. 11b bis 11d gezeigt sind. Die Wellenformen 102 und 103 während aufeinanderfolgender halber Zyklen der Quelle 14 sind jedoch verschieden,da die Zeiten von Ladungs- und Entladungsstrmen in aufeinanderfolgenden halben Zyklen verschieden sind. Während der Periode, in der der Transistor 12 durch den oberen Teil der Wellenform der Fig. 11c eine Vorspannung erhält, gibt es eine sehr kurze Zeit, in der Strom niederer Amplitude rückwärts vom Kollektor des Transistors 12 in die Energiequelle 11 fließt, wie durch den Teil der WeI-

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lenform 102 angezeigt ist, der unterhalb der Nullinie und in der linken Seite der Fig. 11a liegt. Während der !Transistor 13 durch den unteren Teil der Wellenform der Fig? 11c eine Vorspannung erhält, fließt ein "beträchtlicher Entladungsstrom rückwärts vom Kollektor des Transistors 13 durch den Kondensator 17 zur Wicklung 18, wie in jenem Teil der Wellenform 102 gezeigt ist, der rechts vom Kmickpunkt und oberhalb der Nullinie liegt. Während der Periode, in der der Transistor 12 durch den oberen Teil der Wellenform der Fig. 11d eine Vorspannung erhält, gibt es dagegen eine längere Zeitspanne, in der ein Strom relativ hoher Amplitude rückwärts vom Kollektor des Transistors 12 in die Energiequelle 11 fließt, wie durch jenen Teil der Wellenform 103 gezeigt ist, der unterhalb der Nullinie und auf der linken Seite der Fig. 11a liegt. Während der Transistor 13 durch den unteren Teil der Wellenform der Fig. 11d eine Vorspannung erhält, gibt es einen sehr kurzen Zeitabschnitt, in dem eine Entladungsstrom niederer Amplitude rückwärts vom Kollektor des Transistors 13 durch den Kondensator 17 zur Wicklung 18 fließt, wie<idurch jenen Teil der Wellenform 103 angezeigt ist, der rechts vom Knickpunkt und oberhalb der Nullinie liegt. Als Ergebnis der verschiedenen Werte rückwärts fließender Ströme in den Transistoren 12 und 13 während aufeinanderfolgender halber Zyklen ergibt sich,

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daß die gesamten oder integrierten Ströme in aufeinanderfolgenden hallen Zyklen der Wellenformen 102 und 103 annähernd die gleichen sind, und sich untereinander um weniger als 3 % unterscheiden. Der Ladestrom im ersten gezeichneten halben Zyklus der Wellenform 103 nat einen größeren negativen·Anfangswert als der der Wellenform 102, so daß der positive Höchstwert des Ladestromes der Wellenform 102 wesentlich größer ist als der der Wellenform 103· Wegen dieser Tatsachen sind die zusammengefaßten Werte beider Strom-Wellenformen während der ersten halben Zyklen, die durch die oberen Teile der rechteckigen Wellenformen angezeigt sind, annähernd gleich dem Strom der Wellenform 103 im eisten halben Zyklus, der um weniger als 3 % größer ist als der der Wellenform 102 selbst wenn der erste halbe Zyklus der Wellenform der Pig. 11b 30 % kurzer ist als die Wellenform der Fig. 11c. Die Strom-Wellenformen 102 und während der zweiten halben Zyklen, gezeigt in den Fig. 11b und 11c, sind umgekehrt zu jenen der ersten halben Zyklen, so daß während der zweiten halben Zyklen der Höchstwert des Stromes der Wellenform 103 jenen der Wellenform 102 überschreitet aber die Dauer der letzteren Wellenform jene der erst.eren übertrifft. Wegen aller dieser Faktoren gibt es eine Selbstkompensation in jedem der halben Zyklen der 'Wellenformen 102 und 103, so daß während jedem halben und

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vollem Zyklus annähernd dieselbe Kraft ohne wesentliche Einschwingvorgänge am Rotor 19 angelegt wird um ihm zu ermöglichen mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit zu rotleren.

Man hat gefunden, daß eine konstante Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 19 erreicht werden kann, wenn der Betriebszyklus der Quelle 14 sowohl nur 40 % als auch 60 % beträgt, also ein Wechsel von 20 % relativ zu einem Betriebszyklus von 50 %. Diese großen Änderungen im Betriebszyklus können toleriert werden wegen der Erscheinung der Selbstkompensation des Stromflusses in aufeinanderfolgenden halben Zyklen. Insbesondere ist, wie in Fig. dargestellt ist (in der der Ausgangsstrom der Oleichstromquelle 11 gegen den Betriebszyklus oder gegen die prozentuale Angabe der Zeit aufgetragen ist, in der die Gleichstromquelle Strom an die Wicklung 18 führt) der Strom, der von der Gleichstromquelle 11 an die Wicklung 18 für einen 45 #igen Betriebszyklus geliefert wird, J> % kleiner als der Strom für einen 50 #igen Betriebszyklus, die Gleichstromlieferung für einen 55 #igen Betriebszyklus ist im wesentlichen die gleiche wie ein 50 #iger Betriebszyklus. Wenn der Betriebszyklus um einige Prozent die 60 % überschreitet oder die 40 $ unterschreitet, bleibt die konstante Rotationsgeschwindigkeit nicht wei-

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■ter erhalten da die Stromgrößen in den unterschiedlichen halben Zyklen weit voneinander abweichen und die Länge eines jeden halben Zyklus oder Periode nicht weiter den Erfordernissen entspricht bezüglich konstanter wechselnder Neigung, einfachen Höchstwerten und glatten Wellenformen·

Es folgt die Beschreibung der Fig. 6, in der im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel des Synchronmotors gezeigt ist, der mit der Schaltung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der in Fig. 6 gezeigte Motor ist vom Eückwirkungstyp, aber es läßt sich auch verstehen, daß Hysteresismotoren ebenfalls verwendet werden können.

Der Rückwirkungsmotor, der in Fig. 6 gezeigt ist, enthält einen zentralen Magnetkern 4-1, um den die Wicklung 18 gewickelt ist. Am Kern 4-1 ist eine Nabe 42 angebracht, die einen Flansch 43 besitzt, der sich an dessen untersten- ■ Teil ausdehnt. Auf der oberen Oberfläche der Nabe 42 ist ein permanent magnetischer Rotor 45 drehbar angebracht, der eine Anzahl von permanent magnetischen Polen besitzt, wie in meinem vorgenannten Patent beschrieben ist. Zwischen der unteren Oberfläche des Rotors 4-5 und der oberen Oberfläche des Flansches 4-3 ist ein Schwungrad 46 angebracht, das aus nichtmag-

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netischem Material wie z. B. Messing besteht. Das Schwungrad 46 kann sich g^pnüber dem Rotor 45 frei drehen und dient als Trägheitsplatte, die eine ruhige Rotation des Rotors etwa/s außerhalb der Eigenfrequenz des antreibenden Schaltkreises sicher stellen soll, und sorgt für relativ niedrige Startspannungen für den Synchronmotor als Reaktion auf die relativ niedrigen RMS Ströme, die der Wicklung 18 zugeführt werden. Bei Schaltkreisen, in denen die Ladungsund Entladungsperioden des Stromes in der Wicklung 18 ungleiche Länge besitzen, hat man gefunden, daß das Schwungrad 46 sehr wichtig ist um eine konstante Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 19 zu erreichen. Auf dem Rotor 45 ist die Achse 22 fest montiert, die eine Vorrichtung 44 trägt zum Antreiben einer geeigneten mechanischen Belastung, wie z. B. die Zeiger einer Uhr.

Der magnetische Fluß vom unteren und vom oberen En· de des Kernes 41 ist mit dem Rotor 45 abwechselnd über den Weg innerer und äußerer Feldführungen 146 und 47 verbunden. Beide Feldführungen 146 und 47 sind aus magnetischem Material hergestellt, wobei die äußere Feldführung 146 den magnetischen Fluß vom Boden des Kernes 41 zur Peripherie des Rotors 45 über Zähne (nicht gezeigt) führt, welche räumlich getrennt um die Peripherie des Rotors angebracht sind. Der!

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Pluß vom oberen Ende des Zentrums des Kernes 41 ist über aufwärts gerichtete Zähne am inneren Feldkern zur Peripherie des Rotors 45 geführt. Wie in meinem vorgenannten patent gezeigt und dargelegt wurde, sind die Zähne des inneren und äußeren Feldkernes 146 und 47 bezüglich zueinander und bezüglich der Pole des permanentmagnetischen Rotors 45 in einer solchen Weise angebracht, daß sie es ermöglichen, daß der Rotor als Reaktion auf die Flußänderungen, die als Reaktion auf die Stromänderungen in der Erregungswicklung 18 auftreten, angetrieben wird.

Es wird nun Fig. 7 beschrieben, in der eine Abänderung der Grundschaltung der Fig. 1 gezeigt ist. Im Schaltkreis der Fig. 7 hat die Zeit-Bezugsquelle 51 im wesentlichen dieselben charakteristischen Merkmale wie die vorhergehend beschriebenen Zeit-Bezugsquellen. Die Zeit-Bezugsquelle 51 schließt jedoch eher nur einen einzelnen Phasen-Ausgang ein als ein Paar komplementäre Ausgangsphasen, und treibt ein Paar komplementäre Transistoren 52 und 53 an. Im Schaltkreis der Fig. 7 kann jedoch die Zeit-Bezugsquelle 5I durch eine pulsierende Quelle ersetzt werden die einen geeigneten Betriebszyklus und eine Gleichstromquelle besitzt, um einen Transistor in einen sperrenden Zustand und den anderen in einen leitenden Zu-

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stand zu versetzen. Die Vorspannung der Gleichstromquelle wird periodisch von der Spannung der pulsierenden Quelle überwunden, so daß kein Transistor zur gleichen Zeit leitet.

Der NPN Transistor 52 hat eine Kollektorelektrode, die mit der positiven Klemme einer Gleichstromquelle 11 verbunden ist, während der Kollektor des PNP Transistors 53 mit der negativen Elektrode der Quelle 11 verbunden ist. Die Emitter der Transistoren 52 und 53 sind wie auf deren Basen miteinander verbunden, welche betrieben werden als Reaktion auf das Ausgangssignal der Zeit-Bezugsquelle 51· Die Emitter der Transistoren 52 und 53 haben eine gemeinsame Verbindung zu einer Elektrode des Kondensators 17 * dessen andere Elektrode mit einer Klemme der Erregungsspule 18 verbunden ist. Die andere Klemme der Erregungsspule 18 ist mit dem Kollektor des Transistors 53 verbunden.

Die relativen Größen der Kapazität 17» der Induktivität der Erregungswicklung 18, und der Periode der Zeit-Bezugsquelle 51 im Schaltkreis der Fig. 7 sind mit jenen Werten der vorherbeschriebenen Schaltkreise identisch. Die Funktion des Schaltkreises der Fig. 7 ist auch im wesentlichen mit der vorherbeschriebenen identisch, da komplementäre Transistoren 52 und 53 während abwechselnder Perioden

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der Zeit-Bezugsquelle 51 entsprechend der komplementären Arbeitsweise der schaltenden Transistoren in einen leitenden und nicht leitenden Zustand gebracht werden. Insbesondere ist der Transistor 52 angeschaltet um Strom von der Quelle 11 zu der Kapazität 1? und zur Erregungswicklung 18 zu leiten während der Transistor 53 ausgeschaltet ist. Anschließend werden die Transistoren 52 und 53 von der Quelle 51 abgeschaltet aber der Strom fließt für einen kurzen Zeitraum weiter durch die Erregungswicklung 18 wegen der Vorspannung, die an den Transistoren durch die Spannungen des die Wicklung 18 und die Kapazität 17 enthaltenden Schaltkreises angelegt sind. Nach Beendigung dieses kurzen Zeitintervalls ist der Transistor 53 in einem leitenden Zustand und der Transistor 52 ist gesperrt, so daß der Strom im Kondensator 17 und in der Spule 18 in einer Richtung fließt, die entgegengesetzt zu jener ist, bei welcher der Transistor 52 leitend war. Die Wellenformen während den beiden halben Zyklen der Zeit-Bezugsquelle 51 sind im wesentlichen so, wie sie oben beschrieben wurden, und sind so, daß die Achse 22 des Motors 19 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit rotiert. Wenn die beiden halben Zyklen die gleiche Zeitdauer besitzen, ist die Wellenform während beiden im wesentlichen die gleiche, da der Scheinwiderstand des Entladungsweges, der den Tran-

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sistor 53 einschließt im wesentlichen der gleiche wie der Scheinwiderstand des Aufladeweges, der die Quelle 11 und den Transistor 52 einschließt. Irgendwelche Unterschiede zwischen dem Auflade- und Entladungsweg sind so klein, daß sie anscheinend keine Wirkung auf den Kraftfluß ausüben, der für jeden halben Zyklus an den Rotor 21 gekoppelt ist.

Es wird nun Fig. 8 beschrieben, in der eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. In der Darstellung der Fig. 8 sind der Kondensator 17 und die Wicklung 18 in derselben Weise in Serie verbunden, wie hinsichtlich der Fig. 1 und 7 gezeigt und beschrieben wurde. Mit der Erregungswieklung 18 ist im Nebenschluß die Wicklung 61 verbunden, die Erregungswicklung für einen Synchronmotor, der räumlich entfernt von dem der Wicklung 18 entsprechenden Synchronmotor angebracht ist. In einem Automobil kann die Erregungswicklung 61 für einen Uhrenmotor, der am Rücksitz angebracht ist, vorgesehen werden. Der zusammengesetzte Scheinwiderstand (Induktivität und Widerstand) der Erregungswicklungen 18 und 61 ist in Bezug auf die Kapazität des Kondensators 17 so gewählt, daß man glatte Strom-Wellenformen während jeder Schaltperiode erhält, wie in Verbindung mit den Fig. 2, 4- und 11 be-

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schrieben ist.

In der Pig« 8 sind die Metalloxyd-Halbleiterfeldeffekt-Transistoren (MOSPET) 62 und 63 zwischen den positi= ven Elektroden der Energiequalle 11 und der Erde verbunden., Die Quelle des P-Kanals-MQSFET 62 ist unmittelbar mit der positiven Klemme der Quell© 11 verbunden, während die Quellenelektrode von H-KaBaI=MQSFlT 63 ßiifc der Erde vertan=- den ist. Die Entladungselektroden von.MOSFET 62 und 63 ha° ben eine gemeinsame Verbindung zu einer Elektrode des Kondensators 17. Die Torelektroden eier komplementären -MOSFET³s 62 und 63 sind dem Ausgang dar Zeit-Besugsquelle 6^· zu° gänglich, die einen quadratischen oder rechteekigen Wellen·= ausgang, wie vorstehend beschrieben ist_fl besitzen kann_o

Die Wellenformen, die in Verbindung mit der Schaltung der Fig. 8 für Strom abgeleitet wurden^, der in den Erregungswindungen 18 und 61 fließt* sind im iresentlichen dieselben, wie die, die oben in Verbindung mit den bipolaren Transistoren durchgesprochen irardene Der Mechanismus* der den Strom verursacht, welcher durch die Erregungswicklungen fließt, ist jedoch etwas von den oben besprochenen verschieden, besonders hinsichtlieh der Schaltkreisgestaltung, in der die Eigenfrequenz des den Kondensator I7 und die Wicklungen 18 und 61 enthaltenden Schaltkreises größer ist als

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die Frequenz der Quelle 64. Unter solchen Umständen verläßt sich die Stromleitung durch den MOSFET 62 und 65 zu Beginn jedes halben Zyklus der Quelle 64 auf die Fähigkeit von MOSFET 62 und 65, zweiseitig gerichteten Strom zu leiten, nachdem sie in einen leitenden Zustand gebracht worden sind. MOSFET 62 und 63 sind nicht in der Lage zwischen der Zufluß« und der Torelektrode zu unterbrechen und sie müssen sich auf von der Quelle 64 zugeführte Spannungen verlassen, die jene abwechselnd in einen leitenden und in einen sperrenden Zustand versetzen.

Es wird nun Fig. 9 beschrieben, in der noch eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Im Schaltkreis der Fig. 9 sind die Transistoren der Fig. 1,7 und 8 durch Vakuumröhren-Trioden Jl und 72 ersetzt, die als Schalter funktionieren. Die Trioden 71 und 72 sind miteinander in Serie verbunden, wobei die Kathode der Triode 7I mit der Anode der Triode 72 verbund den ist und die Anode der Triode 7I mit der positiven Elektrode der Energiequelle 75 verbunden ist, dessen negative Elektrode mit der Kathode der Triode 72 verbunden ist. Die Gitter der Triode 7I und 72 sind den entgegengesetzte Polarität zuführenden Spannungen zugänglich, da sie durch die Zeit-Bezugsquelle 64 über den Transformator _k

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74- daran gekoppelt sind« Der Transformator 7M- "besitzt eine Primärwicklung 75? die unmittelbar mit der Zeit-Bezugsquelle 64 durch Aus gangsans ckliis se verbunden ist, sowie Sekundärwicklungen 76 und 77» Sie Sefcundärwieklungen 76 und 77 sind in entgegengesetzter Eichtung gewickelt wobei die Röhre 71 leitet während Höhre 72 gesperrt ist und umgekehrt. Um geeignete Vorspannungniveaus für die G-itter-Kathode-Wege der Trioden 71 und 72 zu errichten, sind Gleichstromquellen 78 vorgesehen.

Die gemeinsame Yerbindung zwischen der Kathode der Triode 71 und der Anode der Triode 72 ist durch den Serienschaltkreis, der die Kapazität 17 und die Erregungswicklung 18 enthält, mit der Erde verbunden» Hie bei der Darstellung der vor genannt beschriebenen !figuren, ist die Eigenfrequenz des die Kapazität 17 und die Wicklung 18 enthaltenden Serienschaltkreises gleich oder kleiner als die Frequenz der Quelle 64- um zu ermöglichen, daß im x^esentlichen sinusförmige Ströme in der Wicklung 18 erzeugt werden.

Die Trioden 71 und 72 sind einseitige itromleitende Vorrichtungen, d. h. sielönnen nur in einer Eichtung^ leiten, von der Anode zur Kathode. Unter vielen Umständen

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ist es jedoch erforderlich, daß der Strom in der entgegengesetzten Richtung durch die Schalter darstellenden Trioden 71 und 72 fließt, up zu ermöglichen, daß glatte sinusförmige Ströme durch die Wicklung 18 fließen; man beachte die Wellenformen der Fig. 4. Um dieses Problem zu lösen, sind die Anode-Kathode-Strecken der Trioden 7I und 72 durch die Dioden 81 und 82 nebengeschlossen. Die Dioden 81 und 82 sind in der gleichen Richtung zusammengepolt, aber in einer entgegengesetzten Weise zur stromleitenden Richtung der Trioden, mit denen sie im Nebenschluß verbunden sind. Dabei sind die Anoden der Dioden 81 und 82 mit den Kathoden der Trioden 71 und 72 bzw. die Kathoden der Diode 81 und 82 mit den Anoden der Trioden verbunden. Die Dioden 81 und 82 leiten normalerweise keinen Strom, wegen der Vorspannungen, die durch die Energiequelle 7? daran angelegt sind, außer in der kurzen Periode unmittelbar nach den übergängen in der Wellenform der Quelle 64. Während des festgestellten kurzen Intervalles befinden sich die Dioden 81 und 82 abwechselnd in einem leitenden Zustand als Reaktion auf die Vorspannung, die an ihnen durch jene Spannungen angelegt werden, die In den Serienschaltkreis, der die Kapazität 17 und die Wicklung 18 enthält, erzeugt werden, um dem Strom zu erlauben im Nebenschluß mit den Kathoden und den Anoden der Röhren 7I und 72 in der Erregungswicklung 18 zu fließen.

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Gemäß einer weiteren Darstellung der Erfindung, sind die elektronischen Schalter der 3?ig<» 1 und 7 his 9 durch den elektromechanischen Schalter 91 ersetzt, wie in l?ig. 10 gezeigt ist. Der elektromechanisch^ Schalter der !ig. 10 ist vom Typ des doppelpoligen Einfachheit eis und besitzt eine Erregungswicklung 92 welche der Zeit-Bezugsquelle 64-·zugänglich ist. Zusätzlich "besitzt der Schalter

91 einen Kontaktschalter 93? der von der Erregungswicklung

92 zwischen den Kontakten 94- und 95 hin und her "bewegt wird. Mit dem Kontaktschalter 93 ist ein Serienschaltkreis verbunden, der die Kapazität 17 und die Erregungswicklung 18 einschließt. Die Eigenfrequenz des Erregungsschaltkreises für die Kapazität 17 und die Erregungswicklung 18 muß gleich oder kieiner als die Schaltfrequenz der Quelle 64 sein.

Der Kontakt 94 ist mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle 96 verbunden, während der Kontakt 95 und ein Anschluß des Serienschaltkreises, der den Kondensator 17 und die Wicklung 18 enthält, mit der negativen Elektrode der Gleichstromquelle verbunden sind. Die Diode 97 ist mit den Kontakten 94 und 93 im Nebenschluß verbunden, während die Diode 98 mit den Kontakten 93 und 95 im Nebenschluß verbunden ist. Die Dioden 97 und 98 sind relativ zum Kontakt 93 in entgegengesetzter Sichtung gepolt, wobei die Kathode der Diode 97 mit dem Kontakt 93 und die

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Anode der Daode 98 mit dem Kontakt 93 verbunden sind.

Als Reaktion auf die quadratischen oder rechtwinklige Spannungswelle, die von der Zeit-Bezugsquelle 64 hergeleitet wird, oszilliert oder schwingt die Erregungswicklung 92 den Eontaktschalter 93 zwischen den Kontakten 9^ und 95 mit einer festen Frequenz hin und her. Da der Kontaktschalter 93 mehr als ein elektromechanischer, als eine elektronischer Schalter anzusehen ist, "braucht er eine begrenzte Zeit um zwischen den Kontakten 94 und 95 hin und her zu wandern. Dabei existiert in dem die Kapazität 17 und die Erregungswicklung 18 enthaltenden Serienschaltkreis eine offene Schaltung durch den Kontaktschalter 99 während der Kontakt zwischen den stationären Kontakten 94 und 95 hin-und herwandert. Wie oben hinsichtlich der !ig. 4 gezeigt wurde, existiert jedoch in gewöhnlich bevorzugtem Betrieb ein endlicher Strom in der Wicklung 18 zu jeder Zeit, in der der Schalter 93 zwischen den Kontakten 94 und 95 wandert. Der endliche Strom in Spule 18, während Kontaktschalter 93 zwischen den Kontakten 94 und wandert, wurde gewöhnlich verhindern, daß eine glatte sinusförmige Stromwellenform von der Erregungswicklung ausgeht. Die Dioden 97 und 98 ermöglichen es, daß ein Weg geringen Scheinwiderstandes um den Kontaktschalter 93 errichtet wird,

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während der Kontaktschalter zwischen den stationären Kontakten 9^ und 95 wandert· Daduröii wird das gleiche Ergebnis mit dem Schaltkreis der Fig. XO erreietit_Ä wie oben tiinsichtlieh der Fig· 1 und 7 bis 9 dargelegt wurde.

Während mehrere kennzeichnende Barstellungen meiner Erfindung beschrieben und gezeigt wurden, ist es klar, daß Änderungen in den Details der Barstellungen, die kennzeichnend gezeigt und beschrieben wurden, durchgeführt werden können ohne vom Geist und vom Anwendungsbereich der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Z. B. kann der die Kapazität 17 sand die Wicklung 18 ; enthaltende Seriensohaltkreis sswischen den einzelnen Köpfen eines brückenförmigen Schalters, der zwei Abzweigungen ent- ; hält, die über die Elektroden des* Gleichstromquelle verbunden sind, verbunden werden. Jn ^eder Abzweigung ist ein Schalterpaar vorgesehen, wie bipolare Transistoren, die in Serie verbundene Emitter-Kollektor-Wege besitzen. Bie Schal- ; ter einer jeden Abzweigung werden durch eine Zeit-Bezugsquelle erregt, so daß nur ein Schalter in jeder Abzweigung zu einer bestimmten Zelt leitet* Während ein Schalter in einer Abzweigung leitend ist, führt ein Schalter in der anderen Abzweigung die Errichtung eines Weges für entgegengesetzt gerichteten Strom zwischen den positiven und negativen Elektroden

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der Gleichstromquelle durch die Erregungswicklung während eines jeden Zyfelus der Zeit-Bezugsguelle-durch. Zusätzlich zu den entgegengesetzt gerichteten Stromwegen, die durch die Erregungswicklung als Seaktion auf die von der Zeit-Bezugsquelle hergestellten Vorspannungen errichtet werden, fließt gewöhnlich ein umgekehrter Strom durch die Schalter, wie
"bezüglich der Fig_o 4 beschrieben ist.

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Claims

PATEIH¹AMSPRUCiE₁

Antriebsschaltung für einen ©in© imd eine Ausgangsachse b@sitzeaö©a gekennzeichnet, daß die Schaltung ©in© Gleichstromquelle;, (11,96,73) eine Zeit-Bezugsquelle (14,51564) und einen mit der Wicklung (18) in Serie geschalteten Kondensator (IJ) und Schalteinrichtungen enthält-, die durch die Wirkung'der Zeit-Bezugsquelle (14,51 ,,64) abwechselnd die Yerbindwig der Serienschaltung steuern, und zwar so_s daß in einer ersten Zeitperiode (15) der Zeit-Bezugsquelle (14,51,64) aus der Gleichstromquelle (11,96,75) ein Strom einer bestimmten ersten Richtung durch die Serienschaltung fließt., während in einer zweiten Zeitperiode (16) der Zeit-Bezugsquelle ein Stromweg geschlossen wird, in dem ein Strom in einer zweiten Richtung durch die Serienschaltung fließt^ wobei die erste und die zweite Periode im wesentlichen unmittelbar aufeinander folgen und die relative Kapazität des Kondensators (17) die Induktivität der Wicklung (18) und die Länge einer jeden Periode derart sind, daß die Achse (22) mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit angetrieben wird.

2. Antriebschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Kapazität des Kondensators, (17) die Induktivität der Wicklung (18) und die Längen der Perioden (15,16) derart sind, daß der in der Serienschaltung fließende Strom eine Wellenform besitzt, die immer eine

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konstant wechselnde Neigung zwischen dem Beginn und dem Ende einer jeden Periode besitzt.

3· Antriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ daß die Dauer der ersten (I5) und zweiten (16) Perioden im wesentlichen gleich sind und die Kapazität des Kondensators, (I7) die Induktivität der Wicklung (18) und die Längen der Perioden (15*16) derart sind, daß der in der Serienschaltung fließende Strom während einer jeden Periode einen einzelnen Höchstwert besitzt und während aufeinanderfolgender Perioden die gleichen Amplituden und Höchstwerte entgegengesetzten Vorzeichens besitzt, wobei die Wellenform des Stromes zwischen den abwechselnden Höchstwerten immer in der gleichen Richtung geneigt iBt und eine von Null verschiedene Neigung besitzt.

4. Antriebsschaltung für einen eine Erregungswicklung und eine Ausgangsachse besitzenden Synchronmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung auf eine Gleichstromquelle (11,96,75) und eine Zeit-Bezugsquelle (14,51,64) anspricht, und einen mit der Wicklung (18) in Serie geschalteten Kondensator (17) und Schalteinriehtungen enthält, die durch die Wirkung der Zeit-Bezugsquelle (14,51,64) abwechselnd die Verbindung der Serienschaltung steuern, und zwar so, daß diese einmal während einer ersten Zeitperiode (I5) der

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=67°

Zeit-Bezugsquell© (14,5Ij)W) auf öl© Clleidtetromqiaelle (11,73*96) anspricht* woteei Gto© ©t^oaasipiitaäe nit olnea einzelnen Höchstwert währeM ios³ Grsiezi Po^icäQ (15) im Schaltkreis auftritt* und daß ein eaöeres Mal ein Strosaweg dieser Serienschaltung während der weiten Periode (16) der Zeit-Bezugsquelle auf die Gleichstroitqnaelle (11χ,73ί?96) anspricht, so daß eine Stroraasiplitodle Mit eimern eiiraE©lia©n Höchstwert wHhrend .der zweiten Perieä© (16) Im Schaltkreis auftritt^ wobei di© erste wnd die zweite Periode im weeentliehen umsittelbar auf einander folgen, und öle beiden Höchststranwerte entgegengesetzte llehteag besitzen, usad die Kapazität des Kondensators _& (17) die JMwktivität der Micklung (18) und die !Age eiiae? jedes, Pericäe {15Λ^) derart sind, d&S die Stroiawellenforra swisohsa üem Begim vskü ö@ia Ende einer jeden Periode {l^_Dl6) la wesemtlichen inmGi³ ©ins konstant Hndernde Neigung

5„ Aiitriebsschaltung nach Äaspi^ch 4_C öadurola

zeichnet^ dag die Strecke Energie «atHMß die im tor (17) und in der Wicklung (18) während der ersten (15) gespeichert wurden.

6. Antriebsschaltuing nach Anspruch 5» dadurch gekenn-

zeichneta fiaB die Sclialteinrlelitungen erste (1?,52,62) ι- und zweite (13,53,63) Schmlterelemente '©©sitzen^ öle in einer anderen Seriensdaaltuag tubes» ©safcgegeagesetst gepolte

Anschlüsse der Gleichstromquelle (11) verbunden sind, wobei diese Schalteinrichtungen einmal das erste Schalterelement (12,52,62) in einen leidenden Zustand versetzen während das zweite Schalterelement (15,55,65) gesperrt wird und ein anderes Mal das zweite Schalterelement

in einen leidenden Zustand versetzt wird, während das erste Schalterelement (12,52,62) gesperrt wird.

7. Antriebsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Schalterelemente (12,15,52,55) ein Transistor mit der gleichen Leitfähigkeit ist.

6. Antriebsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Schalterelemente (12,13,52,55) ein Transistor mit entgegengesetzter Leitfähigkeit ist.

9. Antriebsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Schalterelemente (12,15,52,55) ein bipolarer Transistor 1st.

10· Antriebsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen Vorrichtungen enthalten, welche die beiden Transistoren während einer über-

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gangszeit zwischen den leidenden Zuständen irgendeines Transistors in einen nichtleidenden Zustand versetzen«,

11. Antriebsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Schalterelemente (62,65) ein Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor ist«,

12· Antriebsschaltung nach Anspruch 6* dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Schalterelemente eine erste einseitig leitende Anordnung, die eine auf die Schalteinrichtungen ansprechende Steuerelektrode besitzt*, und eine zweite einseitig leitende Anordnung enthält, welche die erste Anordnung nebenschließt und so gepolt ist, daß sie den Strom aus der Serienschaltung in einer zur ersten Anordnung entgegengesetzten Richtung durchläßt, wobei die zweite Anordnung durch jene Spannung leitend gemacht wird, welche die Serienschaltung an ihr anlegt«, . .

15· Antriebsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen eine zweiseitig leitende Anordnung enthalten! diese Anordnung enthält einen ersten Anschluß, (94) der mit einer Elektrode der Gleichstromquelle (11,75,96) verbunden ist_fi einen zweiten Anschluß, (95) der mit einer zweiten Elektrode der Gleichstromquelle (11,75*96) und mit einem Ende der Serienschaltung verbunden ist, ein

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Schalterelement, (93) das von der Zeit-Bezugsquelle (64) bedient wird und für die aufeinanderfolgende und abwechselnde Verbindung der ersten (94) und zweiten (95) Anschlüsse mit dem anderen Ende der Serienschaltung sorgt, eine erste Diodenanordnung (97) zwischen dem einen Ende der Serienschaltung und dem ersten Anschluß, (94) damit Strom zwischen dem einen Ende der Serienschaltung und dem ersten Anschluß (94) nur in einer ersten Richtung fließt, und eine zweite Diodenanordnung (98) zwischen dem einen Ende der Serienschaltung und dem zweiten Anschluß, (95) damit Strom zwischen dem einen Ende der Serienschaltung und dem zweiten Anschluß (95) nur in einer zweiten Richtung fließt, wobei die erste und die zweite Richtung zueinander entgegengesetzt sind.

l4, Antriebsschaltung für den Antrieb eines aus einer Gleichstromquelle gespeisten Synchronmotors mit einer Erregungswicklung (18) und einer Ausgangsachse, (22) gekennzeichnet durch eine Zeit-Bezugsquelle (14,51*64) für die Erzeugung eines Ausgangssignals mit einer vorherbestimmten Frequenz, durch einen Kondensator, (17) der mit der Wicklung (18) in Serie geschaltet ist, durch Schalteinrichtungen, die durch die Wirkung der Zeit-Bezugsquelle abwechselnd bei der erwähnten Frequenz die Verbindung der Serienschaltung steuern, und zwar so, daß diese einmal auf den Strom anspricht, der einen Höchstwert bei einer ersten Polung hat

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und während einer ersten Periode (15) der Zeit-Bezugsquelle (14,51,64) aus der Gleichstromquelle (11,96,73) fließt, und ein anderes Mal auf Strum anspricht, der einen Höchstwert bei einer zweiten Polung wahrend einer zweiten Perlode (16) der Zeit-Bezugsquelle hat, wobei die relative Kapazität des Kondensators, (17) die Induktivität der Wicklung (18) und die Länge einer jeden Periode (15,16) derart sind, daß die Achse (22) mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit angetrieben wird.

15· . Antriebsschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter ein Schwungrad (46) enthält, das um die Achse (22) frei montiert ist und eine Trägheitsscheibt für die Achse (22) darstellt.

16· Antriebsschaltung für den Antrieb eines aus einer Gleichstromquelle gespeisten Synchronmotors mit einer Erregungswlcklung, (18) gekennzeichnet durch eine Zeit-Bezugsquelle (14,51,64) für die Erzeugung eines Ausgangssignales mit einer vorausbestimmten Frequenz, durch einen Kondensator, (17) der mit der Wicklung (18) in Serie geschaltet 1st, durch eine Schaltanordnung, die aufgrund der Wirkung der Zeit-Bezugsquelle (14,51,64) und der Gleichstromquelle (11,73,96) veranlaßt, daß Ströme, die von der Gleichstromquelle hergeleitet werden und deren Amplituden Höchstwerte entgegengesetzten Vorzeichens haben, während den abwechselnden

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halben Zyklen der Zeit-Bezugsquelle (14,51,64) in der Serienschaltung fließen, wobei die Eigenfrequenz der Serienschaltung gleich oder kleiner der Frequenz der Zeit-Bezugsquelle (14,51,64) ist.

17« Äntriebßschaltung naeh Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor eine Anzahl von Erregungswicklungen (18,61) enthält, die alle miteinander parallel verbunden sind, wobei jede Wicklung als Erregungswicklung für einen verschiedenen Rotor eines Synchronmotors dient.

18. Antriebsschaltung, die den Erregungswicklungen (18) eines Synchronmotors Energie von einer Gleichstromquelle (11) bei einer Frequenz zuführt, die durch die Frequenz einer periodischen Quelle festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung einen mit den Erregungswicklungen (18) in einer Serienschaltung verbundenen Kondensator (I7) enthält, wobei die Eigenfrequenz der Serienschaltung kleiner als die Frequenz der periodischen Quelle 1st, daß Schaltereinrichtungen vorgesehen sind, die durch die Wirkung der periodischen Quelle mit deren Frequenz die Seriensehaltung abwechselnd mit der Oleichstromquelle (11) verbinden, so daß Ströme, die eine Wellenform mit konstant ändernder Neigung und deren Amplituden Höchstwerte mit entgegengesetzten Vorzeichen besitzen, in der &erienschaltung während den abwechselnden halben Zyklen der periodischen Quelle fließen, wobei die Schaltereinrich-

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'byjagen Vorrichtungen enthaiten_B die während jedes halben
gjTflcius den Strom in sinsr Richtung leiten_fl die entgegen=
gesetzt zur Richtung des zur Aaiplitudenspitze gehörigen
Stromes während des halben Zyklus ist»

19. Antriebsschaltung naoh Inspruch IS₅ dadurch gekenn° zeichnet, daß die Schaltereinriehtungsn ©in Paar Schalter= Elemente (62,65) mit je ©iner Steuerelektrode ©nthalt©n₀
und daß die periodisch© Quelle (64) ©in© Zeit<=B@zugsquell© mit rechteckiger Wellenform ist₀ dl© mit der St©M©rel©ktrod© verbunden ist um abwechselnd nur inner ©ines d©r Schalter= elemente (62,65) zu einar bestinüitan Zeit Strom leiten
zu lassen, wobei jedes der Schalt©relem©nt® (62_fl63) in b©id©n Richtungen den Strom leiten können^, wenn sie durch di©
Zeit-Bezugsquelle (64) in einen !©!elenden Zustand versetzt worden sind«,

20» Antriebsschaltung nach Anspruch 19-, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Schalterelemente (62_Ρ65) ein PeId= effekt-Transistor ist»

21» Antriebsschaltung nach Anspruch 18_ΰ dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtungen ein Paar Schalterelemente mit je einer Steuerelektrode enthalten^, und die
periodische Quelle eine Zeit-Bezugsquelle ist, die mit der Steuerelektrode verbunden ist und abwechselnd nur immer durch

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eines der Schalterelemente zu einer bestimmten Zeit Strom hindurchgehen läßt,, wobei jedes der Schalterelemente Vorrichtungen für die einseitige Stromleitung enthält, Vorrichtungen, die nur durch jene Spannungen in einen leidenden Zustand versetst werden, die in der Serienschaltung erzeugt werden, um während eines jeden halben Zyklus den Strom in der entgegengesetzten Richtung zum Strom des Amplitudenseheitels während des halben Zyklus zu leiten.

22* Antriebsschaitung nach Anspruch 21, dadurch gekennseichTiet_# daß jedes der Schalterelemente einen bipolaren Transistor enthält*

23* Antriebsschaitung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Schalterelemente eine Anordnung für den einseitigen Stromfluß enthält, die die Steuerelektrode besitzt, und eins Diode, weiche die Anordnung nebenschließt, wobei die Diode und das Sehalt-Element mit der Serienschaltung gepolt und verbunden sind* um den Strom, der in der Serienschaltung in entgegengesetzten Richtungen fließt, zu leiten.

24. Antriebsschaitung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtungen eine zweiseitig lei-

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tende Anordnung enthalten, die einen ersten, mit einer Elektrode der Gleichstromquelle verbundenen Anschluß, (94) einen zweiten, sowohl mit der zweiten Elektrode der Gleichstromquelle als auch mit einem Ende der Serienschaltung verbundenen Anschluß (95) und ein von der periodischen Quelle (64) betätigtes Schalterelement (93) enthält, das für die aufeinanderfolgende und abwechselnde Verbindung der ersten (94) und zweiten (95) Anschlüsse mit dem anderen Ende der Serienschaltung dient, wobei die erste Diodenanordnung (97) einerseits mit dem einen Ende der Serienschaltung und andererseits mit dem ersten Anschluß (94) verbunden ist, damit der Strom zwischen dem einen Ende der Serienschaltung und dem ersten Anschluß (94) nur in einer ersten Richtung fließen kann, und wobei die zweite (98) Diodenvorrichtung einerseits mit dem einen Ende der Serienschaltung und andererseits mit dem zweiten Anschluß (95) verbunden ist, damit der Strom zwischen dem einen Ende der Serienschaltung und dem zweiten Anschluß (95) nur in einer zweiten Richtung fließen kann, wobei die erste und die zweite Richtung zueinander entgegengesetzt sind·

25. Antriebsschaltung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorspannung im wesentlichen sinus· förmige Form besitzt und eine Frequenz hat, die gleich der

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vorausbestlmmten Frequenz 1st.

26. Antriebsschaltung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronmotor-Vorrichtung eine Anzahl von Erregungswicklungen (18,61) enthält, die parallel miteinander verbunden sind, wobei jede Erregungswicklung mit einem verschiedenen Rotor eines Synchronmotors verbunden ist, um diesen zu erregen.

27. Antriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der ersten (I5) und zweiten (16) Periode verschieden ist, und daß die Schaltvorrichtung ein frei an der Achse angebrachtes Schwungrad (46) enthält das eine Trägheitsvorrichtung für die Achse (22) bildet.

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